Naturaleza

• Esta presentación muestra el desarrollo de un proyecto de construcción/experimentación con tecnología GNSS-RTK.

• Se trata de un proyecto autofinanciado, que constituye un soporte esencial para otras múltiple investigaciones en marcha.

• Por lo tanto, su importancia radica en su capacidad de soportar múltiples aplicaciones en geografía (entre otras áreas) a bajísimo costo y con soluciones libres, SIN SOFTWARE PRIVATIVO NI HARDWARE COSTOSO.

RTK

• Siglas de real-time kinematic, es una técnica de navegación satelital global, que utiliza la fase de la onda portadora (a diferencia de la técnica convencional, basada en códigos pseudoaleatorios de baja frecuencia) enviada por satélites de posicionamiento, tales como GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou, para calcular, con precisión centimétrica, la distancia entre una estación base de coordenadas conocidas y una estación exploradora o rover.

Comparación entre técnica estándar y basada en onda portadora

Los costos son para equipos funcionales listos para usarse, “apenas sacados de su empaque”

Precisión, exactitud

| Tomado de Prieto (2018)

Precisión y exactitud del rover

• La precisión de la coordenada del rover respecto de la base es centimétrica.

• La exactitud de la coordenada calculada en el rover, dependerá de la exactitud de la coordenada estación base. Si la coordenada de la base es exacta, también lo será la del rover.

Trilateración

• El posicionamiento se realiza por medio de trilateración, un método que utiliza la distancia entre el punto de interés y varios puntos conocidos, siendo estos últimos los satélites.

• Dado que las coordenadas se generan para un espacio tridimensional, el proceso necesita de al menos 4 satélites.

Tomado de GISGeography (2018)

Algoritmo

• El algoritmo empleado para obtener un resultado preciso se centra en la resolución de la ambigüedad del entero, es decir, el número de ciclos completos que caben entre el receptor y el satélite. Existen varias estrategias para ello, pero lo importante es que se consiga una convergencia rápida de la solución. Cuando se conoce el número de ciclos, basta con multiplicarlo por la longitud de onda (19 cm) para obtener el pseudorango.

• El pseudorango es una distancia imprecisa, porque está afectada por fuentes de error de ámbito local/regional (retardo ionosférico y troposférico) y otros (sesgo por geometría de constelación, por multitrayecto, por relojes del satélite y del receptor).

Algoritmo

• La estación base determina estas fuentes de error (puesto que conoce su propia posición), y las transmite al rover en tiempo real (de ahí el RT de las siglas) en forma de correcciones para mejorar la posición.

• La estación base también puede colectar datos brutos sin transmitirlos al rover. Dicha información se utiliza posteriormente para realizar posproceso (PPK) de datos brutos almacenados en el rover para corregirlos.

Algoritmo

• Para garantizar que el rover dé una coordenada una precisa, la distancia entre éste y la estación base (baseline) no debe ser muy grande, puesto que se requiere que ambos compartan las mismas fuentes de error de ámbito regional. Se sugieren valores máximos de 30-50 km en multibanda, aunque en algunos casos esta exigencia no puede satisfacerse.

• Las fuentes de error globales, aunque introducen sesgos importantes, no son usadas para establecer una distancia óptima entre el rover y la base.

Fabricantes de receptores GNSS con capacidad RTK

• Trimble, Leica, Topcon, NovAtel, JAVAD, …

• u-blox, Septentrio, Skytraq, ComNav Technology …

Aplicaciones

• Monitoreo de deslizamientos, fallas.

• Mensura.

• Fotogrametría con UAV.

• Construcción, monitoreo de edificaciones y estructuras (puentes)

• Agricultura de precisión.

• Detección de tsunamis por boyas GNSS.

• Sistemas de transporte, vehículos autónomos.

• Sistemas de cartografía móviles (Street View).

Limitaciones globales

• Alto costo de equipos listos para usar.

• Red de CORS pública de poca densidad.

• Redes privadas existentes y densas, aunque de costos elevados.

• Predominio de soluciones de software y hardware cerradas.

¿Por qué estoy “revisitando” este proyecto?

• En 2018 construí una solución monobanda.

• Dicha solución, aunque útil para determinadas aplicaciones, fallaba en determinados ambientes para converger eficientemente (AR).

¿Por qué estoy “revisitando” este proyecto?

• Desde entonces me concentré en:

  • Constuir una solución integral, que incluyera base y rover ambos de doble frecuencia.

  • Basándome en RTKLIB, crear el scripts de operación básicos, así como mejorar/adaptar software de terceros.

Hardware

Partes adquiridas para equipo de colecta (Financiamiento: “SALARIO-CyT”)

¿Qué es una Raspberry Pi?

Software

RTKLIB

• Biblioteca RTKLIB (primera versión, 2007), por Tomoji Takasu (T. Takasu, 2011; Tomoji Takasu & Yasuda, 2009)

RTKLIB

RTKLIB

BashRTKStation

RTKBase

RTKMisc

Solución PPP para la base (NRCAN)

Solución PPP para la base (NRCAN)

Comparación soluciones NRCAN y AUSPOS

Animación de GENERACIÓN DE FIX CON RTKBASE Y CON BASHRTKSTATION

DEMOS: LETRAS UASD (ESTUDIANTES), PUNTOS EN UASD, DAP EN ÁRBOLES, LA PLAYA DE NAJAYO

Campus UASD

Playa Najayo

Obras

Mensura

Hundimiento en César Nicolás Penson

URL de rtk2go. SERVICIO PÚBLICO

Discusión

• Los resultados obtenidos son precisos, con errores estándar bastante bajos, de orden centimétrico incluso milimétrico.

• Las aplicaciones profesionales están demostradas.

• Su uso en la enseñanza es una de las aplicaciones idóneas

• Las aplicaciones para monitoreo de movimiento de la estructura (por ejemplo, por subsidencia), al menos para desplazamientos de desarrollo lento y de orden centimétrico, son perfectamente viables.

Perspectivas. ¿Qué estoy haciendo actualmente con este equipo?

• Dando capacitaciones básicas. Puertas abiertas a toda persona que dispuesta a trabajar en Linux, con software libre y en consola de comandos.

• Monitoreando de deslizamientos.

• Caracterizando granulometría de carga gruesa superficial de lechos de río/llanura de inundación mediante UAV.

• Monitoreando deformación en SD, con énfasis en la UASD.

Perspectivas